Neden aynı kar taneleri yok? Kar teorisi: hiçbir kar tanesi birbirine benzemez Birbirine benzeyen 2 kar tanesi var mı?

Kışın doğa çok güzel: Sadece bir dakikalığına yavaşlamanız, karla kaplı ağaçlara, kabarık kar yığınlarına bakmanız ve avucunuzu uzatmanız gerekiyor - üzerine birkaç kar tanesi düşecek. Doğanın bu minyatür eserlerinden daha güzel ve ağırlıksız hiçbir şey yoktur.

Güzel desenlerinin ancak kısa bir süre için beğenilebilmesi ne kadar üzücü.

Şu ifadeyi duymuş olabilirsiniz: Hiçbir kar tanesi birbirine benzemez. Şimdi bu “kış meselesine” bakalım.

İlk bakışta kar tanesi oluşum süreci oldukça karmaşıktır. Burada temel parçacıkların etkileşimlerinin fiziksel yasaları söz konusudur. Atmosferde, sıfırın altındaki sıcaklıklarda, su molekülleri toz molekülleri tarafından çekilerek katılaşarak altı köşeli kristaller oluşturur. Kristalin bireysel ışınları arasında, su molekülünün yapısından dolayı sadece 60 veya 120 derecelik açılar mümkündür ve altıgenin köşelerine katılan yeni kristaller sayesinde çeşitli şekil ve desenlerde kar taneleri oluşur.

Böylece şunu öğrendik:

• Kar taneleri, sıvı fazı atlayarak buz bulutunun içinde buhardan oluşur.
• Kar tanelerinin büyümesi dış koşullara bağlıdır: nem ve hava sıcaklığı.
• Kar tanelerinin “embriyoları” altıgen bir şekle sahiptir.
• Bir kar tanesinin şekli atmosferden geçerken değişebilir.
• Bir kar tanesinin düşme hızı 15 m/dakikadır.
• Kar tanesini oluşturan buz şeffaftır.

Son gerçeğe daha yakından bakalım. Neden bir kar tanesi şeffafsa kar beyazdır? Fizik yasaları bu soruyu yanıtlıyor: Kar tanelerinin kenarlarından yansıyan ışık, kar dediğimiz beyaz bir kütle izlenimi yaratıyor.

Dolayısıyla kar tanelerinin oluşma süreci birçok zihni endişelendirmiştir.

“Kar” teorisinin öncüleri çiftçi W.E. Bentley ve Dr. N. Knight.

Bentley, hayatı boyunca hem bilim adamlarının hem de fotoğrafçıların ilgisini çeken büyük bir kar taneleri fotoğraf koleksiyonu oluşturdu. Dr. Knight, laboratuvarda kar tanesi oluşum sürecini yeniden üretmeyi başardı.

Onların bilgisi ve bilimsel çalışmaları, Kaliforniya Üniversitesi'nden bir profesör olan K. Libbrecht tarafından sistematik hale getirildi ve bu konuyu inceleme sürecinde şu ifadeyi öne sürdü: "İki özdeş kar tanesi görürseniz, bunlar hala farklıdır!"

Kristal kafesi oluşturan moleküllerin ve atomların çok çeşitli bağlantı yollarına sahip olabileceğini açıklayarak ifadesini bilimsel olarak doğrulayan kişi oydu.

Libbrecht, kar tanelerinin görsel olarak aynı görünebileceğini ancak mikroskop altında bakıldığında desenlerin tamamen farklı olacağını belirtti!

Artık biliyorsunuz, eğer pencerenin dışına kar yağıyorsa, kar tanelerinin her biri kendine özgü ve eşsiz derecede güzel olacak!

Bilim adamları kar kristallerinin oluşumu için iki seçeneği belirliyorlar. İlk durumda, rüzgar tarafından sıcaklığın yaklaşık 40 ° C olduğu çok yüksek bir rakıma taşınan su buharı aniden donarak buz kristalleri oluşturabilir. Suyun daha yavaş donduğu bulutların alt katmanında, küçük bir toz zerresinin veya toprak parçacığının etrafında bir kristal oluşur. Bir kar tanesinde 2'den 200'e kadar sayıda bulunan bu kristal altıgen şeklindedir, dolayısıyla kar tanelerinin çoğu altı köşeli bir yıldızdır.

“Karlar Ülkesi”, sakinlerinin Tibet için bulduğu şiirsel isimdir.

Bir kar tanesinin şekli birçok faktöre bağlıdır: çevre sıcaklığı, nem, basınç. Bununla birlikte, 7 ana kristal türü vardır: plakalar (buluttaki sıcaklık -3 ila 0 ° C arasında ise), yıldız şeklindeki kristaller, sütunlar (-8 ila -5 ° C arasında), iğneler, uzaysal dendritler, uçlu ve düzensiz şekilli sütunlar. Bir kar tanesi düşerken dönerse şeklinin mükemmel simetrik olacağı, ancak yanlara veya başka bir şekilde düşerse o zaman olmayacağı dikkat çekicidir.

Buz kristalleri altıgendir: bir açıyla bağlanamazlar - yalnızca bir kenarla. Bu nedenle, bir kar tanesinin ışınları her zaman altı yönde büyür ve ışının dallanması yalnızca 60 veya 120°'lik bir açıyla uzanabilir.

2012 yılından bu yana, Ocak ayının sondan bir önceki Pazar günü “Dünya Kar Günü” kutlanıyor. Bu, Uluslararası Kayak Federasyonu tarafından başlatıldı.

Kar taneleri içerdikleri hava nedeniyle beyaz görünürler: farklı frekanslardaki ışık kristallerin arasındaki kenarlara yansır ve dağılır. Sıradan bir kar tanesinin çapı yaklaşık 5 mm'dir ve kütlesi 0,004 g'dır.

"Alexander Nevsky" filminin müzikleri yapılırken, şeker ve tuz karışımının sıkılmasıyla kar gıcırdaması elde edildi.

Hiçbir kar tanesinin birbirine benzemediğine inanılıyor. Bu ilk kez 1885 yılında Amerikalı çiftçi Wilson Bentley'nin mikroskop altında bir kar tanesinin ilk başarılı fotoğrafını çekmesiyle kanıtlandı. 46 yılını buna adadı ve teorinin doğrulandığı 5.000'den fazla fotoğraf çekti.

Doğada aynı kar taneleri bulunur. İstisnai durumlarda. Bu ilk kez 1988'de ABD Ulusal Atmosfer Araştırmaları Merkezi'nden uzmanlar tarafından kaydedildi.

Fotoğraf: pixabay.com

Araştırmacı Nancy Şövalyesi"İki Benzer Değil mi?" adlı eserinde Doğada aynı kar tanelerinin bulunabileceğini kanıtladı.

Knight, laboratuvar koşullarında deneysel olarak birbirinin aynı kar tanelerini elde ettikten sonra bu sonuca vardı. Teorisini olasılık teorisi aracılığıyla matematiksel olarak kanıtladı. Kar tanelerinin 100 ayırt edici özelliğini türetmiştir ve bunlardan kar tanelerinin farklı çeşitlerinin 10'dan 158'e kadar olduğu sonucuna varılabilir. Knight, ortaya çıkan sayının sonsuz büyük olmasına rağmen, bunun kar tanelerinin tesadüfi olasılığını dışlamadığını söylüyor.

Aynı zamanda göre Kaliforniya Üniversitesi'nde Fizik Profesörü Kenneth Libbrecht dışarıdan özdeş kar taneleri iç yapılarında, yani kristal kafeste farklılıklara sahiptir. Bu nedenle prensipte şekil ve atom yapısı bakımından tamamen aynı kar taneleri bulmanın mümkün olduğu söylenemez.

Kar taneleri nasıl oluşur ve şekilleri neden farklıdır?

Kar tanesi oluşumu süreci, sıvı hali atlayarak kristallerin gaz fazından süblimleşmesini içerir. Bir kar tanesi oluştuğunda, su molekülleri ilk kristalin oluştuğu andan itibaren düzensiz bir şekilde büyür. Böylece kar tanesi düzensiz bir şekilde büyür.

Kar tanelerinin büyümesi sıcaklık ve nem gibi dış koşullara bağlıdır. Bu ve diğer koşullara bağlı olarak yeni molekül katmanları üst üste biner ve her seferinde yeni bir kar tanesi şekli oluşur.

Tüm kar tanelerinin altı kenarı vardır, çünkü su molekülleri donduğunda özel bir sıraya göre dizilirler ve sonuçta altıgen geometrik bir şekil oluşur.

Bir kar tanesinin büyümesi, oluşumunun gerçekleştiği hava sıcaklığına göre belirlenir. Sıcaklık ne kadar düşük olursa kar tanesi de o kadar küçük olur.

Kar tanesinin büyüme yönü buz kristallerinin altıgen olmasından kaynaklanmaktadır. İki kristal bir açıyla bağlanamaz; birbirlerine her zaman bir kenarla bağlanırlar. Bu nedenle ışınlar her zaman altı yönde büyür ve bir “dal” ışından yalnızca 60 veya 120 derecelik bir açıyla uzayabilir.

"Kar teorisi" çalışmasının öncüsü, "Kar Tanesi" lakaplı genç çiftçi Wilson Alison Bentley'di. Çocukluğundan beri gökten düşen kristallerin alışılmadık şekli onu cezbetmişti. Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzeyindeki memleketi Jericho'da kar yağışı olağan bir durumdu ve genç Wilson, dışarıda kar tanelerini incelemek için çok zaman harcıyordu.

Whislon "Kar Taneleri" Bentley

Bentley, annesinin ona 15. yaş günü için verdiği mikroskoba bir kamera uyarladı ve kar tanelerini yakalamaya çalıştı. Ancak teknolojiyi geliştirmek neredeyse beş yıl sürdü - yalnızca 15 Ocak 1885'te ilk net görüntü elde edildi.

Wilson hayatı boyunca 5.000 farklı kar tanesini fotoğrafladı. Doğanın bu minyatür eserlerinin güzelliğine hayran olmaktan asla vazgeçmedi. Bentley, başyapıtlarını elde etmek için sıfırın altındaki sıcaklıklarda çalıştı ve her bir kar tanesini siyah bir arka plan üzerine yerleştirdi.

Wilson'ın çalışmaları hem bilim adamları hem de sanatçılar tarafından büyük beğeni topladı. Sık sık bilimsel konferanslara konuşmaya veya sanat galerilerinde fotoğraf sergilemeye davet edildi. Ne yazık ki Bentley 65 yaşında zatürreden öldü ve hiçbir kar tanesinin birbirine benzemediğini asla kanıtlayamadı.

“Kar teorisi” asası yüz yıl sonra Ulusal Atmosfer Araştırmaları Merkezi araştırmacısı Nancy Knight tarafından ele alındı. 1988'de yayınlanan bir makalesinde bunun tersini kanıtladı: Aynı kar taneleri var olabilir ve olmalıdır!

Dr. Knight, laboratuvarda kar taneleri oluşturma sürecini yeniden canlandırmaya çalıştı. Bunu yapmak için birkaç su kristali yetiştirdi ve onları aynı aşırı soğutma ve aşırı doygunluk işlemlerine tabi tuttu. Deneyleri sonucunda birbirine tamamen benzeyen kar taneleri elde etmeyi başardı.

Daha ileri saha gözlemleri ve deneysel hataların işlenmesi, Nancy Knight'ın aynı kar tanelerinin ortaya çıkmasının mümkün olduğunu ve yalnızca olasılık teorisi ile belirlendiğini iddia etmesine olanak sağladı. Gök kristallerinin karşılaştırmalı bir kataloğunu derleyen Knight, kar tanelerinin 100 farklı işarete sahip olduğu sonucuna vardı. Böylece toplam görünüm seçeneği sayısı 100'dür! onlar. neredeyse 10 üzeri 158.

Ortaya çıkan sayı, Evrendeki atom sayısının iki katıdır! Ancak Dr. Knight, çalışmasında bunun tesadüflerin tamamen imkansız olduğu anlamına gelmediğini belirtiyor.

Ve şimdi "kar teorisi" üzerine yeni araştırmalar. Geçtiğimiz günlerde Kaliforniya Üniversitesi fizik profesörü Kenneth Libbrecht, bilim grubunun uzun yıllar süren araştırmalarının sonuçlarını açıkladı. "İki özdeş kar tanesi görürseniz, bunlar yine de farklıdır!" - diyor profesör.

Libbrecht, kar moleküllerinin bileşiminde, kütlesi 16 g/mol olan yaklaşık her beş yüz oksijen atomuna karşılık, kütlesi 18 g/mol olan bir atomun bulunduğunu kanıtladı. Bir molekülün böyle bir atomla bağlarının yapısı, kristal kafes içindeki bağlantılar için sayısız seçenek önerecek şekildedir. Başka bir deyişle, eğer iki kar tanesi gerçekten aynı görünüyorsa, o zaman kimliklerinin yine de mikroskobik düzeyde doğrulanması gerekiyor.

Karın (ve özellikle kar tanelerinin) özelliklerini incelemek çocuk oyuncağı değildir. İklim değişikliğini incelerken kar ve kar bulutlarının doğası hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Ve buzun alışılmadık ve keşfedilmemiş özelliklerinden bazıları pratik uygulama alanı bulabilir.

İçindekiler.

Giriiş.

Bölüm 1.

1.1.Kar tanelerinin kökeni.

1.2. Birbirinin aynısı kar taneleri var mı?

Bölüm 2. Deneylerim.

Bölüm 3. Kar taneleri hakkında ilginç gerçekler.

4. Sonuç.

5. Kullanılan kaynaklar.

BU ÇALIŞMANIN AMACI:

Kar tanelerini inanılmaz bir doğa olayı olarak inceleyin.

ARAŞTIRMANIN HEDEFLERİ :

doğada kar tanelerini gözlemlemek;

kar taneleri oluşumunun incelenmesi;

kar tanesi şekillerinin çeşitliliğini belirlemek;

kar tanelerinin oluşumunu deneysel olarak gözlemlemek;

Öğrencilerin kar taneleri hakkındaki bilgilerini belirler.

HİPOTEZ.

Kar taneleri eridiğinde su oluşuyorsa sudan kar taneleri çıkar.

Bu kadar çok kar tanesi varsa, doğada da çok sayıda birbirinin aynısı kar taneleri olmalıdır.

ÇALIŞMANIN KONUSU.

kar taneleri

kar

KONUNUN İLGİSİ. Her küçük çocuk çok meraklıdır ve herkes neyi, nerede, nasıl...? diye merak eder.

ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİ:

1. Kar taneleri ile ilgili literatürün incelenmesi.

2. Kar tanelerinin fotoğrafını çekmek.

3. Deneyler yapmak.

4. Yapılan işin analizi.

Çalışma zamanı:Ocak Şubat2017.

Giriiş.

Bir kar tanesi hakkında dokunaklı, yumuşak ve büyüleyici bir şiirle başlayacağım.

Kar tanesi.

Hafif kabarık, beyaz kar tanesi,

Ne kadar saf, ne kadar cesur!

Fırtınalı yol kolaylıkla geçip gidiyor,

Masmavi yüksekliklere değil - inmeyi ister.

Parlayan ışınlarda ustaca süzülür

Eriyen pulların arasında hâlâ beyaz.

Ama artık uzun yol sona eriyor.

Kristal bir yıldız dünyaya dokunuyor.

Cesur, kabarık bir kar tanesi yatıyor

Ne kadar saf, ne kadar beyaz!

(Konstantin Balmont)

Bölüm 1.

1.1.Kar tanelerinin kökeni.

Kar var. Kar taneleri uçuyor. Burada olağandışı olan ne? Kış yeni geldi. Ve yine de bu harika dünyanın bize sunduğu bir başka doğa mucizesi! İnanılmaz güzellik, değil mi? Etrafımız gerçekten muhteşem. Yani, kar veya kar taneleri uçarken, siz ve ben sadece yeryüzündeki kış olgusunu değil, aynı zamanda araştırmaya değer gerçek bir doğa mucizesini de gözlemliyoruz.

Kar tanesi, buz kristallerinden oluşan karmaşık simetrik bir yapıdır. Kar, bulutlardaki mikroskobik su damlacıklarının toz parçacıklarına çekilmesi ve donması sonucu oluşur. Ortaya çıkan buz kristalleri, havadaki nemin üzerlerinde yoğunlaşması sonucu düşerek büyür. Bu altı köşeli kristal formlar üretir. Ve kar tanesi altı köşeli bir yıldız olarak yere gönderilir. Ancak sıcaklık sıfırın altında olduğunda kar şeklinde yere ulaşıyorlar. Sıcaklık daha yüksekse kar taneleri buharlaşarak su buharına dönüşür ve su tekrar yükselir. Veya bu kristaller eriyip yağmur veya tahıl şeklinde yere düşer. Bazen yüksek bir binanın çatısında kar yağıyor ama dışarıda zaten yağmur yağıyor.

Kar tanelerinin türü, oluştuğu buluttaki su içeriğine, hava sıcaklığına ve deniz seviyesinden yüksekliğe bağlıdır. İki özdeş kar tanesi "doğmuş" olsa bile, yaklaşık 1 km hızla yere doğru ilerlemek zorunda kalacaklardır. 01:00 de. Kendilerini farklı sıcaklık koşullarında bulurlar ve tamamen farklı desenlerle yere ulaşırlar, ancak her zaman altıgen şeklindedirler. Bilim adamları kar tanelerinin birkaç ana formunu tanımlamayı başardılar. Hatta onlara isimler bile verildi:

yıldız,

plaka,

kolon,

iğne,

tüy,

kirpi,

damızlık.

Kar tanelerinin şekli hava durumuna bağlıdır.

Rüzgârsız, soğuk bir günde kar taneleri yavaş yavaş düşer. Yıldızlar gibi büyük ve parlaklar. Kar taneleri birer birer düştüğü için görülmesi kolaydır.

Hafif donlarda, kar taneleri kar toplarına - "kar topaklarına" benzer. Şiddetli rüzgar olduğunda ise rüzgar kar tanelerinin ışınlarını ve kenarlarını kırdığı için “kar tozu” oluşur.

Don olmadığında yere düşen kar taneleri birbirine yapışarak “kar taneleri” oluşturur. Büyükler ve pamuk yünü parçalarına benziyorlar.”

Her kar tanesi, tıpkı parmak izi veya insan DNA'sı gibi benzersizdir. Tıpkı ağaçlarda aynı yapraklar, aynı yağmur damlaları veya aynı insanlar olmadığı gibi, birbirinin aynı kar taneleri de yoktur.

Peki kar tanesi kristal ise neden beyazdır, şeffaf olması gerekir mi? Bu, içerdiği hava (%95) sayesindedir! Işık, kristallerin arasındaki yüzeylerde ve havada yansır ve dağılır. Hava sayesinde kar taneleri çok hafiftir. Çok şiddetli kar yağışlarında bile insanlar veya hayvanlar kar altında uzun süre nefes alabilirler.

1.2. Birbirine benzeyen kar taneleri var mı?

İki özdeş kar tanesi var mı? HAYIR! Çiftçi Wilson Bentley, 1885'teki çalışmasında bunu kanıtladı; bir kar tanesinin mikroskop altında ilk fotoğrafını çekmeyi başaran kişi oydu. Ve bunu yapması 46 yılını aldı!
Çocukluğundan beri gökten düşen kristallerin şeklini inceledi ve bu nedenle kendisine "Kar Tanesi" lakabını aldı. Wilson tüm hayatını kar tanelerini incelemeye adadı; toplamda 5.000 fotoğraf çekti ve bunların hiçbiri tekrar eden kar taneleri göstermiyordu.

Karın yapısı hakkında düşünen ilk bilim adamlarından biri Alman matematikçi ve gökbilimci Johannes Kepler (1571–1630) oldu. 1611'de, kar tanelerine adanmış ilk bilimsel çalışma olarak adlandırılabilecek Yeni Yıl Hediyesi veya Altıgen Kar Taneleri üzerine kısa bir inceleme yayınladı.

Bölüm 2. Araştırma.

Her zaman kar eridikten sonra su oluşursa su damlacıklarının donduktan sonra kar tanelerine dönüşeceğini düşünmüşümdür.

Deney 1.

Su damlacıklarını dondurdum ama kar taneleri çıkmadı.Ve bu demek ki , su damlacıklarından kar görünmez. Su damlacıkları dolu veya buz yığınlarına dönüşebilir ancak kar tanelerine dönüşemez.

Deney 2.

Karda dışarı çıktım ve eldivenimi karın altına koydum. Üzerine birkaç kar tanesi düştü. Büyüteçle onları incelemeye başladım.

İLE Nezhinki ancak avuç içine düştüklerinde açıkça görülebilir. Küçük bir kuvvetin etkisi altında bile kırılırlar, bu da kar tanelerinin çok kırılgan olduğu anlamına gelir.

40 ilkokul öğrencisiyle görüştüm.

Görüşme sonuçlarına göre

40 kişiden 35'i kar tanesinin sudan oluştuğunu söylüyor;

40 kişiden 30'u aynı kar tanelerinin olduğunu iddia ediyor;

Kar tanelerini çok sevdiğimden onları kağıttan kesmeyi, renklendirmeyi ve çizmeyi öğrendim.

Yeni Yıl için kar tanesi kostümüm vardı:

Ayrıca ailem ve ben inşaat malzemelerinin parçalarından nasıl bir ev inşa ettiğimi hatırladık. Küçük parçalar aldım ama binanın büyük olduğu ortaya çıktı. Doğa aynı zamanda nasıl inşa edileceğini de biliyor. Ancak alışılmadık bir buz yapıcıdan evler değil, kar taneleri inşa ediyor - küçük buz parçalarından!

Bölüm 3. Kar taneleri hakkında ilginç şeyler.

1987 yılındaki kar yağışı sırasında Fort Coy'da (Montana, ABD) 38 cm çapında dünya rekoru kıran bir kar tanesi bulundu.

Dünya nüfusunun yarısından fazlası fotoğraflar dışında hiç kar görmedi.

Uzak Kuzey'de kar o kadar sert olabilir ki, bir balta çarptığında sanki demir çarpmış gibi çınlar.

Japonya'da bilim adamları, kar tanelerine gizli hiyerogliflerle yazılmış gökten gelen mektuplar diyorlar.

Çözüm.

Konu üzerinde çalışırken hedefime ulaştım ve kar taneleri hakkında çok şey öğrendim. Çalışma ve araştırma sürecinde belirlediğim problemleri çözdüm. Ne yazık ki hipotezlerim doğrulanmadı. Proje üzerinde çalışırken hiçbir kar tanesinin aynı olmadığını öğrendim. Ayrıca elmas tozundan ortaya çıktıklarını, her zaman bir merkezleri olduğunu, simetrik ve altıgen olduklarını da öğrendim.

Kullanılan kaynaklar:

Kar taneleri aynı mıdır, yoksa donmuş suyun içinde ne gizlidir? - Giriş türü:http://shkolajizni.ru/archive/0/n-33171/

Kar ve kar taneleri ile ilgili şiirler. - Giriş türü:http://www.razumniki.ru/stihi_ro_sneg_i_sneginki.html